Natrio kalio siurblio funkcija, funkcijos ir svarba

The kalio natrio siurblys yra aktyvus ląstelių transportavimo mechanizmas, kuris perkelia natrio jonus (Na⁺) iš ląstelių vidų į išorę ir kalio joną (K⁺) priešinga kryptimi. Siurblys yra atsakingas už abiejų jonų koncentracijos gradientų palaikymą.

Šis jonų gabenimas vyksta esant normaliam koncentracijos gradientui, nes kai jonas yra labai koncentruotas ląstelėje, jis linkęs palikti ją suderinti su išorės koncentracija. Kalio natrio siurblys pažeidžia šį principą ir tam reikia energijos ATP forma.

Tiesą sakant, šis siurblys yra aktyvaus korinio transporto pavyzdys. Siurblys yra sudarytas iš fermentinio pobūdžio komplekso, kuris vykdo jonų judėjimą ląstelėje ir už jos ribų. Jis yra visose gyvūnų ląstelių membranose, nors tam tikros rūšys, pvz., Neuronai ir raumenų ląstelės, yra daug daugiau.

Natrio ir kalio jonai yra labai svarbūs įvairioms biologinėms funkcijoms, pavyzdžiui, ląstelių tūrio palaikymui ir reguliavimui, nervų impulsų perdavimui, raumenų susitraukimų generavimui..

Indeksas

• 1 Veikimas
  • 1.1 Pagrindiniai mobiliojo ryšio principai
  • 1.2 Aktyvus ir pasyvus transportas
  • 1.3 Natrio kalio siurblio charakteristikos
  • 1.4 Kaip veikia natrio kalio siurblys?
  • 1.5 ATPazė
  • 1.6 Regeniniai ir elektrogeniniai jonų siurbliai
  • 1.7 Siurblio greitis
  • 1.8 Transporto kinetika
• 2 Funkcijos ir svarba
  • 2.1 Ląstelių tūrio valdymas
  • 2.2 Atsipalaidavimo membranos potencialas
  • 2.3 Nerviniai impulsai
• 3 inhibitoriai
• 4 Nuorodos

Veikimas

Pagrindiniai mobiliojo ryšio principai

Prieš nuodugniai ištiriant natrio-kalio siurblio veikimą, būtina suprasti ir apibrėžti terminus, kurie dažniausiai naudojami judriojo ryšio transportui..

Ląstelės nuolat keičiasi medžiagomis su savo išorine aplinka. Šis judėjimas vyksta dėl pusiau skvarbių lipidų membranų, leidžiančių molekulėms patekti į langelį ir išeiti iš jo; membranos yra labai selektyvūs subjektai.

Biomembranos nėra sudarytos tik iš lipidų; jie taip pat turi keletą baltymų, susietų su jais, kurie gali juos kirsti arba pritvirtinti prie kitų maršrutų.

Atsižvelgiant į apolinį membranų vidų, poliarinių medžiagų patekimas į aplinką yra pažeistas. Tačiau poliarinių molekulių perkėlimas yra būtinas norint atitikti skirtingus procesus; todėl ląstelė turi turėti mechanizmus, leidžiančius tranzituoti šias polines molekules.

Molekulių pasiskirstymą per membranas galima paaiškinti fiziniais principais. Difuzija yra atsitiktinis molekulių judėjimas iš didelės koncentracijos sričių į regionus, kuriuose koncentracija yra mažesnė.

Be to, vandens judėjimas per pusiau perpylančias membranas paaiškinamas osmosu - procesu, kurio metu vanduo teka ten, kur yra didesnė tirpių koncentracija..

Aktyvus ir pasyvus transportas

Priklausomai nuo energijos naudojimo ar ne, transportavimas per membranas klasifikuojamas kaip pasyvus ir aktyvus. 

Kai tirpiklis yra pasyviai transportuojamas, jis atlieka tik palankią koncentracijos gradientą, vadovaudamasis paprastos difuzijos principu.

Jis gali tai padaryti per membraną, per vandeninius kanalus arba naudojant transportavimo molekulę, kuri palengvina procesą. Transporterio molekulės vaidmuo yra „užmaskuoti“ polinę medžiagą, kad ji galėtų praeiti per membraną.

Atsiranda taškas, kuriame tirpikliai sutapo jų koncentracijas abiejose membranos pusėse ir srautas sustoja. Jei norite perkelti molekulę į tam tikrą kryptį, jums reikės švirkšti energiją į sistemą.

Įkrautų molekulių atveju reikia atsižvelgti į koncentracijos gradientą ir elektrinį gradientą.

Ląstelė investuoja daug energijos, kad išlaikytų šiuos gradientus nuo pusiausvyros, nes egzistuoja aktyvus transportas, kuris naudoja ATP, kad dalelę perkeltų į didelės koncentracijos sritis.

Natrio kalio siurblio charakteristikos

Ląstelių viduje kalio koncentracija yra apie 10–20 kartų didesnė nei ląstelių išorėje. Taip pat natrio jonų koncentracija yra daug didesnė už ląstelės ribų.

Šis koncentracijos gradientų palaikymo mechanizmas yra natrio kalio siurblys, kurį sudaro fermentas, pritvirtintas prie plazmos membranos gyvūnų ląstelėse..

Tai yra antiporto tipas, nes jis keičia vienos rūšies molekulę iš vienos membranos pusės į kitą. Natrio transportavimas vyksta į išorę, o kalio transportavimas vyksta viduje.

Kalbant apie proporcijas, siurblys reikalauja privalomo dviejų kalio jonų keitimo iš išorės iš trijų natrio jonų iš ląstelių interjero. Kai yra kalio jonų trūkumas, natrio jonų, kurie paprastai atsirastų, mainai negali būti atliekami.

Kaip veikia natrio kalio siurblys?

Pradinis žingsnis yra trijų natrio jonų fiksavimas ATPazės baltyme. ATP išsiskiria ADP ir fosfatu; šiame reakcijoje išsiskyręs fosfatas yra susijęs su baltymu, skatinantis konformacinius pokyčius transporto kanaluose.

Žingsnis žinomas kaip baltymo fosforilinimas. Naudojant šiuos pakeitimus, natrio jonai yra pašalinami į ląstelės išorę. Vėliau atsiranda dviejų kalio jonų jungtis iš išorės.

Baltymų fosfatų grupės yra atjungtos (baltymas yra defosforilintas) ir baltymas grįžta į pradinę struktūrą. Šiame etape gali patekti kalio jonai.

ATPazė

Struktūriškai „siurblys“ yra ATPazės tipo fermentas, turintis natrio jonų ir ATP įpareigojimo vietas ant paviršiaus, kuris susiduria su citoplazmu, ir toje dalyje, kuri susiduria su ląstelių išorėmis, yra vietos jungiasi su kaliu.

Žinduolių ląstelėse citoplazminių Na + jonų keitimasis ekstraląsteliniais K + jonais yra tarpininkaujamas fermentui, pritvirtintam prie membranos, vadinamos ATPaze. Keitimasis jonais paverčia membranos potencialą.

Šis fermentas susideda iš dviejų membraninių polipeptidų su dviem subvienetais: 112 kD alfa ir 35 kD beta.

Joniniai siurbliai, regeniniai ir elektrogeniniai

Kadangi jonų judėjimas per membranas yra nevienodas (du kalio jonai trims natrio jonams), grynasis judėjimas į išorę apima teigiamą krūvį už kiekvieną ciklą..

Šie siurbliai vadinami reogeniniais, nes jie apima grynąjį krūvį ir gamina transmembraninę elektros srovę. Tuo atveju, kai srovė sukelia poveikį membranos įtampai, siurblys vadinamas elektrogeniniu.

Siurblio greitis

Normalumo sąlygomis natrio jonų, pumpuojamų į ląstelių išorę, kiekis yra lygus jonų, patekusių į ląstelę, skaičiui, todėl grynasis judėjimo srautas yra lygus nuliui.

Ląstelių išorėje ir viduje esančių jonų kiekį lemia du veiksniai: greitis, kuriuo vyksta aktyvus natrio transportavimas, ir greitis, kuriuo jis vėl patenka per difuzijos procesus..

Logiškai matyti, kad įsiurbimo greitis difuzijos būdu lemia siurblio reikalaujamą greitį, kad išlaikytų reikiamą koncentraciją vidinėje ir ekstraląstelinėje aplinkoje. Padidėjus koncentracijai, siurblys padidina greitį.

Transporto kinetika

Aktyvus transportas turi Michaelis-Menten kinetiką, būdingą daugeliui fermentų. Lygiai taip pat ją slopina analogiškos molekulės.

Funkcijos ir svarba

Ląstelių tūrio kontrolė

Natrio kalio siurblys yra atsakingas už optimalų ląstelių tūrį. Ši sistema skatina natrio jonų išėjimą; todėl ekstraląstelinė aplinka įgyja teigiamų krūvių. Dėl įkrovimo patrauklumo jonai kaupiasi su neigiamais krūviais, pvz., Chloro arba bikarbonato jonais.

Šiuo metu ekstraląstelinis skystis turi didelį kiekį jonų, kurie generuoja vandens judėjimą iš ląstelės vidų į išorę - osmoso būdu, kad atskiestų šiuos tirpiklius.

Atsipalaiduojančios membranos potencialas

Natrio kalio siurblys yra žinomas dėl savo vaidmens nervų impulse. Nervų ląstelės, vadinamos neuronais, yra elektra aktyvios ir specializuotos impulsų transportavimui. Neuronuose galite kalbėti apie „membranos potencialą“.

Membranos potencialas atsiranda, kai abiejų membranos pusių jonų koncentracija yra nevienoda. Kadangi ląstelės interjeras turi didelį kiekį kalio, o išorėje yra daug natrio, yra minėtas potencialas.

Membranos potencialą galima atskirti, kai ląstelė yra ramioje vietoje (nėra aktyvių ar po sinapsinių įvykių), taip pat veiksmo potencialas.

Kai ląstelė yra ramioje, nustatomas -90 mV potencialas ir ši vertė palaikoma daugiausia natrio kalio siurbliu. Daugumoje tiriamų ląstelių poilsio potencialas yra tarp -20 mV ir -100 mV.

Nerviniai impulsai

Nervų impulsas veda prie natrio kanalų atidarymo, sukuria disbalanso disbalansą ir sako, kad jis yra „depolarizuotas“. Kadangi jis turi teigiamą įkrovą, vidinė membranos pusė atsiranda dėl apkrovos.

Kai nustatomi galai, atsiranda kalio kanalų atidarymas norint papildyti ląstelės viduje esančius krūvius. Šiuo metu natrio kalio siurblys išlaiko minėtų jonų koncentraciją pastoviai.

Inhibitoriai

Kalio natrio pompą gali slopinti glikozidų ouabinas. Kai šis junginys pasiekia ląstelės paviršių, jis konkuruoja su jonų surišimo vietomis. Tai taip pat slopina kiti glikozidai, tokie kaip digoksinas.

Nuorodos

1. Curtis, H., ir Schnek, A. (2006). Kvietimas į biologiją. Red. Panamericana Medical.
2. Hill, R. W., Wyse, G.A., Anderson, M., ir Anderson, M. (2004). Gyvūnų fiziologija. „Sinauer Associates“.
3. Randall, D., Burggren, W. W., Burggren, W., prancūzai, K., ir Eckert, R. (2002). Eckert gyvūnų fiziologija. Macmillan.
4. Skou, J.C. & Esmann, M. (1992). Na, k-atpase. Bioenergetikos ir biomembranų žurnalas, 24(3), 249-261.
5. Uribe, R. R., ir Bestene, J. A. Toksikologija. Praktika ir procedūros. Klinikinės praktikos gairės 2 tomas, IV tomas. „Pontificia Universidad Javeriana“.